超疏水性功能毛呢面料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超疏水性功能毛呢面料，其主要內(nèi)容包括：以我國(guó)青藏高原天然牦牛毛、絨為原料，利用有機(jī)硅對(duì)材料進(jìn)行兩步法處理；在毛、絨纖維表面接枝二己酰氯，使得纖維表面具有高活性的基團(tuán)；通過已接枝的酰氯基團(tuán)與有機(jī)硅進(jìn)行反應(yīng)對(duì)材料表面進(jìn)行改性；對(duì)牦牛毛、絨的基本物理性質(zhì)研究，包括：處理前后的材料進(jìn)行化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)、防水性能、保暖性能、密度等；對(duì)牦牛毛、絨超疏水表面進(jìn)行測(cè)試。該毛呢面料是一種天然材料；無(wú)毒，人體接觸感覺舒適；具有仿生超疏水結(jié)構(gòu)；同時(shí)具有防水、防雪功能；透氣性能好等優(yōu)點(diǎn)，且牦牛毛、絨資源豐富，便于采集；本發(fā)明可有效的提高牦牛制品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可為西部少數(shù)民族地區(qū)的毛紡工業(yè)的發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。
【專利說(shuō)明】超疏水性功能毛呢面料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超疏水性功能毛呢面料，特別是涉及一種具有超疏水性能的防水 面料的制備方法，屬于紡織【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 牦牛被稱作高原之舟，是西藏高山草原特有的牛種，主要分布在喜馬拉雅山脈和 青藏高原。牦牛全身一般呈黑褐色，身體兩側(cè)和胸、腹、尾毛長(zhǎng)而密，四肢短而粗健。牦牛生 長(zhǎng)在海拔300(Γ5000米的高寒地區(qū)，能耐零下30°C ~40°C的嚴(yán)寒，牦牛是世界上生活在海拔 最高處的哺乳動(dòng)物。牦牛分為野牦牛和家牦牛，野牦牛又叫野牛，英文名wild yak，藏名音 譯亞歸。偶蹄目，?？?，牛亞科、牦牛屬，是家牦牛的野生同類，典型的高寒動(dòng)物，性極耐寒， 這與其毛、絨具有的高保暖性能有密切關(guān)系。牦牛為青藏高原特有牛種，為國(guó)家一類保護(hù)動(dòng) 物。我國(guó)耗牛毛纖維資源豐富，主要分布在青海、西藏、四川、甘肅等地。耗牛毛纖維大部分 由鱗片層和皮質(zhì)層組成，只含有極少的髓質(zhì)層，強(qiáng)力較高，但因其鱗片緊貼毛干、比較光滑、 抱合力極差。又因纖維粗、長(zhǎng)、卷曲少、硬挺、剛直、給紡紗帶來(lái)極大困難。牦牛絨纖維彈性 好，滑糯，光澤柔和，不易起球，保暖性與羊絨相似，其價(jià)格比羊絨低，純紡或混紡具有較高 的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(暢衍榮·牦牛毛（絨）的分梳[J]·毛紡科技，1986，（3) : 49-53·)。但整 體上來(lái)說(shuō)，牦牛毛、絨的生產(chǎn)長(zhǎng)期都處于粗加工、技術(shù)含量低、附加值低的勞動(dòng)密集型生產(chǎn) 占相當(dāng)大的比重，高附加值、高技含量的加工生產(chǎn)相對(duì)較少，制約了牦牛資源的有效利用和 相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
[0003] 疏水織物可用于防雨/雪服、帳篷、軍用作戰(zhàn)服等方面，其巨大潛在市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)效 益使其成為紡織工業(yè)研究的熱點(diǎn)。為了提高材料表面的疏水性，就必須解決表面的浸潤(rùn) 性。浸潤(rùn)性是固體表面的重要特征之一，由表面的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)共同決定（Jiang L, Wang R, Yang B. Binary cooperative complementary nanoscale interfacial materials [J]· Pure Appl. Chem·, 2000, 72:73-77·)。近年來(lái)，超疏水表面引起了人 們的普遍關(guān)注，如在自清潔材料、微流體和無(wú)損液體傳輸?shù)阮I(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。超疏水表 面是指與水的接觸角>150°的表面。接觸角是衡量固體表面疏水性的標(biāo)準(zhǔn)之一，但判斷 一個(gè)表面的疏水效果時(shí)，還應(yīng)考慮到它的動(dòng)態(tài)過程，一般用滾動(dòng)角來(lái)衡量。滾動(dòng)角為前進(jìn) 接觸角（簡(jiǎn)稱前進(jìn)角）與后退接觸角（簡(jiǎn)稱后退角）之差值，代表了水滴在固體表面上的滯 后現(xiàn)象。一個(gè)真正意義上的超疏水表面，應(yīng)該既具有較大的靜態(tài)接觸角，又具有較小的滾 動(dòng)角。自然界中有許多超疏水表面的實(shí)例，如荷葉、水稻葉、蟬翼以及水黽腿等，這些天然 材料的特殊表面結(jié)構(gòu)在材料表面制造超疏水表面提供了模型(高雪峰，江雷.天然超疏 水生物表面研究的新進(jìn)展[J].物理，2006，35(7):559-564.)。研究發(fā)現(xiàn)，微米結(jié)構(gòu)與 納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合的階層結(jié)構(gòu)是引起表面超疏水的根本原因。對(duì)這樣的特殊生物表面，在紡 織品表面上進(jìn)行模仿，通過控制合適的表面形態(tài)，可以得到超疏水自清潔表面、滾動(dòng)各向異 性表面和聞?wù)掣叫猿杷砻娴染哂刑厥獗砻嫘再|(zhì)的紡織品材料。最典型的如荷葉表面、 蝴蝶等鱗翅目昆蟲的翅膀及水鳥的羽毛等。通過觀察和研究發(fā)現(xiàn)，此類表面除有疏水的化 學(xué)組分外，在微觀尺度上還有微細(xì)的粗糙結(jié)構(gòu)。在電子顯微鏡下，荷葉表面具有雙層微觀 結(jié)構(gòu)，即由微米尺度的乳突和其上的納米尺度蠟狀晶體組成；蝶類翅膀上的粉末由約100 μηι的扁平囊狀物組成，囊狀物由無(wú)數(shù)角質(zhì)層(對(duì)稱的甲殼質(zhì)組成）構(gòu)成，其表面并不光潔， 這就是蝴蝶常具有色彩斑斕的結(jié)構(gòu)色及較好疏水性的原因。所以制備超疏水表面就要求： (1)在疏水材料(接觸角>90° )表面上構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)；（2)在粗糙表面上修飾低表面能物 質(zhì)。常通過在表面覆蓋氟碳鏈或硅烷鏈來(lái)降低表面能。從制備方法來(lái)說(shuō)，主要有誘導(dǎo)相分 離法、電紡法、溶膠一凝膠法等。
[0004] 近年來(lái)，在織物表面進(jìn)行超疏水處理，制備功能性防水、防污、防雪等服裝面料是 界面科學(xué)領(lǐng)域以及紡織工業(yè)中一個(gè)研究熱點(diǎn)。而在動(dòng)物纖維織物表面進(jìn)行超疏水處理的研 究卻鮮有報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是建立一種超疏水性功能毛呢面料，該聚合物材料具有以下優(yōu)點(diǎn)： 該毛呢面料是一種天然材料；無(wú)毒，人體接觸感覺舒適；具有仿生超疏水結(jié)構(gòu)；同時(shí)具有防 水、防雪功能；透氣性能好等優(yōu)點(diǎn)。本專利中擬利用十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS)對(duì)牦牛 毛、絨進(jìn)行表面修飾，利用硅作為低表面能物質(zhì)降低織物表面能，而十六烷基作為疏水物質(zhì) 構(gòu)建納米級(jí)的表面粗糙結(jié)構(gòu)，從而制備仿生的超疏水表面。本專利中以我國(guó)青藏高原天然 牦牛毛、絨為原料，利用有機(jī)硅對(duì)材料進(jìn)行兩步法處理，使材料表面具有仿生超疏水結(jié)構(gòu)， 從而制備一種新型的防水透氣毛呢面料。
[0006] 防水毛呢面料的制備技術(shù)方案如下： 1) 在毛、絨纖維表面接枝二己酰氯

【權(quán)利要求】
1. 一種超疏水性功能毛呢面料，其結(jié)構(gòu)特征在于：所述的毛呢面料是由通過表面超疏 水改性制備而成的。
2. -種制備權(quán)利要求1所述的超疏水性功能毛呢面料的方法是通過如下步驟進(jìn)行的： 1) 在毛、絨纖維表面接枝二己酰氯； 2) 將十六烷基三甲氧基硅烷浸泡到甲醇中使其Si - OCH3基團(tuán)充分水解成為Si - 0H硅 醇； 3) 利用酰氯與硅醇之間的取代反應(yīng)對(duì)材料表面進(jìn)行改性，隨后利用脫水反應(yīng)使硅醇之 間形成Si - 0鍵，固定疏水烷基于材料表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超疏水性功能毛呢面料的制備方法，其特征在于上述方 法中步驟1)所使用的表面超疏水材料為十7K燒基二甲氧基娃燒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超疏水性功能毛呢面料的制備方法，其特征還在于上述 方法中步驟3)所使用的表面修飾劑為二己酰氯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超疏水性功能毛呢面料的制備方法，其特征還在于上述 方法中步驟3)所進(jìn)行表面改性反應(yīng)中，需進(jìn)行水解反應(yīng)，將十六烷基三甲氧基硅烷浸泡到 甲醇中使其水解成為硅醇。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超疏水性功能毛呢面料，其特征還在于：該毛呢面料為 牦牛毛、絨類的纖維所制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超疏水性功能毛呢面料，其特征還在于：該毛呢面料具 有良好的防水性能，其表面接觸角應(yīng)大于120°。
【文檔編號(hào)】D06M101/12GK104088147SQ201410333384
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月13日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:成都市綠科華通科技有限公司